第七章_(二)可逆电池的电动势及其应用new

E(Ox|Red) = E
=E
K E 与 K 所处的状态不同, 处于标准态, E
处于平衡态,只是 r Gm 将两者从数值上联系在 一起.
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2010-6-19
(3) E ,r Gm 和 K 与电池反应的关系
例如: ① H2( p )+Cl2( p )→2H+(a+)+2Cl-(a-) ② H2( p )+ Cl2( p )→H+(a+)+Cl-(a-)
r H m = r Gm + T r S m
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E r S m = zF T p
E = zEF + zFT T p
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2010-6-19
7.5 电动势产生的机理 界面电势差
在金属与溶液的界面上,由于正,负离子静电吸引 和热运动两种效应的结果,溶液中的反离子只有一部分 紧密地排在固体表面附近,相距约一,二个离子厚度称 为紧密层; 另一部分离子按一定的浓 度梯度扩散到本体溶液中, 称为扩散层.紧密层和扩散 层构成了双电层.金属表面 与溶液本体之间的电势差即 为界面电势差.
第七章 (二)可逆电池的电动势及其应用
主要内容
可逆电池和可逆电极 电动势的测定 可逆电池的书写方法及电动势的取号 写 可逆电池的热力学 电动势产生的机理 电极电势和电池的电动势 浓差电池和液体接界电势的计算公式 电动势测定的应用
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7.1 组成可逆电池的必要条件
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电极反应
Mz+(a+)+ze- →M(s) 2H+(a+)+2e- →H2(p) 2H2O+2e- →H2(p)+2OH-(a-) O2(p)+4H+(a+)+4e- →2H2O O2(p)+2H2O+4e- →4OH-(a-) Cl2(p)+2e- →2Cl-(a-) Na+(a+)+nHg+e- →Na(Hg)n(a)
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可逆电池电动势的取号
rGm=-zEF
自发电池: 非自发电池: 例如: Zn(s)|Zn2+||Cu2+|Cu(s) Zn(s)+Cu2+→Zn2++Cu(s) Cu(s)|Cu2+||Zn2+|Zn(s) Zn2++Cu(s)→Zn(s)+Cu2+
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7.4 可逆电池的热力学
E与活度a的关系 从E 求平衡常数K E, r Gm 和K 与电池反应的关系 从E及其温度系数求 r H m , r Sm
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(1) E与a(活度)的关系 Pt,H2(p1)|HCl(0.1molkg-1)|Cl2(p2),Pt (-) H2(p1)→2H+(aH+)+2e(+) Cl2(p2)+2e-→2Cl-(aCl-) 净反应: H2(p1)+Cl2(p2)→2H+(aH+)+ 2Cl-(aCl-) (1) →2HCl(a)
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从化学反应设计电池(2) AgCl(s)→Ag++ClAg(s)|Ag+(aq)||HCl(aq)|AgCl(s)|Ag(s) 验证: (-) Ag(s) →Ag++e(+) AgCl(s)+e-→Ag(s)+Cl净反应: AgCl(s)→Ag++Cl上一内容 下一内容 回主目录
Φ扩散
+
Φ+
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Φ扩散 + Φ+
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7.6 电极电势和电池电动势 标准氢电极 氢标还原电极电势 电极电势计算通式 为何电极电势有正,负 二级标准电极——甘汞电极 电池电动势的计算
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2010-6-19
标准氢电极 标准氢电极
Pt | H 2 (p ) | H + (aH + = 1)
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rGm<0,E>0 rGm>0,E<0
rGm<0,E>0 rGm>0,E<0
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2010-6-19
从化学反应设计电池(1) Zn(s)+H2SO4(aq)→H2(p)+ZnSO4(aq) Zn(s)|ZnSO4||H2SO4|H2(p),Pt 验证: (-) Zn(s) →Zn2++2e(+) 2H++2e-→H2(p) 净反应: Zn(s)+2H+→Zn2++H2(p)
ET/V=E(293.15K)/V-{39.94(T/K-293.15) +0.929(T/K-293.15)2 - 0.009(T/K-293.15)3 +0.00006(T/K-293.15)4}×10-6
通常要把标准电池恒温,恒湿存放,使电动势稳定.
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第三类电极及其反应
电极
Fe3+(a1), Fe2+(a2)|Pt Cu2+(a1), Cu+(a2)|Pt Sn4+(a1), Sn2+(a2)|Pt
电极反应
Fe3+(a1)+e- →Fe2+(a2) Cu2+(a1)+e- →Cu+(a2) Sn4+(a1)+2e- →Sn2+(a2)
RT 2 2 E1 = E ln a+ a 2F RT E2 = E ln a+ a F
E1 = E2
r Gm (1) = 2 EF
RT E1 = ln K1 2F
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r Gm (2) = EF
RT E2 = ln K 2 F
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r Gm (1) = 2 r Gm (2)
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2010-6-19
第二类电极及其反应
电极
Cl-(a-)|AgCl(s)|Ag(s) OH-(a-)|Ag2O|Ag(s) H+(a+)|Ag2O(s)|Ag(s)
电极反应
AgCl(s)+e- →Ag(s)+Cl-(a-) Ag2O(s)+H2O+2 e→2Ag(s)+2OH-(a-) Ag2O+2H+(a+)+2e→2Ag(s)+H2O
例如有电池 作为原电池 Zn(s)|ZnSO4||HCl|AgCl(s) | Ag(s)
() Zn(s) → Zn
2+
+ 2e
-
(+ )2AgCl(s) + 2e - → 2Ag(s) + 2Cl -
净反应: Zn(s) + 2AgCl(s) → 2Ag(s) + ZnCl 2
作为电解池 阴极: Zn 2+ + 2e - → Zn(s) 阳极: 2Ag(s) + 2Cl - → 2AgCl(s) + 2e -
2 HCl
a
2 HCl
= (a )
2 2 ±
m± 4 = (γ ± ) ≈ (0.1) 4 m
(γ ± = 1)
两种写法,结果相同.但要记住:
aHCl = a
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2 ±
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2010-6-19
(2) 从 E 求 K
r Gm = zE F r Gm = RT ln K
RT E = ln K zF
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2010-6-19
问题
RT
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2010-6-19
标准电池电动势与温度的关系 ET/V=1.01845-4.05×10-5(T/K-293.15) - 9.5×10-7(T/K-293.15)2 +1×10-8(T/K-293.15)3
我国在1975年提出的公式为:
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2010-6-19
第一类电极及其反应
电极
Mz+(a+)|M(s) H+ (a+)|H2(p),Pt OH-(a-)|H2(p),Pt H+(a+)|O2(p),Pt OH-(a-)|O2(p),Pt Cl- (a-)|Cl2(p),Pt Na+(a+)|Na(Hg)(a)
RO + Ri → RO
E ≈U
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2010-6-19
标准电池结构图
电池反应: (-) Cd(Hg)→Cd2++Hg(l)+2e(+)Hg2SO4(s)+2e-→2Hg(l)+SO42净反应: Hg2SO4(s)+Cd(Hg)(a)+8/3H2O →CdSO48/3H2O(s)+Hg(l)
总反应:2Ag(s) + ZnCl 2 → Zn(s) + 2AgCl(s)